【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学元件检测，具体涉及凸二次非球面面形检测装置、检测方法。
技术介绍
1、与球面相比，非球面在光学领域存在成像质量高，重量轻，可以减少光学元件个数等优点，广泛应用在高性能光学系统中。随着光学系统性能的提升，对非球面光学元件面形精度要求越来越高，非球面无法直接使用干涉仪进行直接零位测量，必须借助各类补偿器对非球面进行补偿，使其变为球面或平面波前，与干涉仪内部产生的参考球面或平面波前进行干涉，利用相位解调算法解算获得的干涉图，进而获取非球面的面形误差。非球面的加工检验一直是非球面检验领域的一个难点，经典的hindle检验方法、透射或反射式自准检验方法以及计算全息法是现今光学车间常用的凸非球面检验方法。
2、simpson等人在检验锗镜时提出了一种改进的hindle检验方法，较好地解决了经典的hindle检验方法中辅助球面镜口径过大导致的装调以及选材和加工困难等问题，同时，与透射/反射式自准检验法和计算全息法相比检测光路更便于装调。但是这种改进的hindle检验方法需要使用一个与被测镜口径相当的弯月透镜，且弯月镜需要引入一个非球面或者需要添加另一个小透镜来补偿引入的球差，导致引入更多误差源，检测精度受到限制。
3、公开号为cn118111355a的中国专利技术专利，公开了一种大口径高次凸非球面面形检测方法，根据待测高次凸非球面的光学参数合理分配像差，通过hindle shell补偿器和cgh补偿器分别补偿低阶像差和高阶像差，这种方法需要两种补偿器联合使用，增加了光路调整的难度，不利于面形检测效率的
4、公开号为cn117589082a的中国专利技术专利，公开了用于高精度小口径小曲率半径凸非球面面形检测的补偿器，所述补偿器整体为沿中心轴线旋转对称结构，补偿器内沿同一光轴依次排列三个单透镜组成透镜组。补偿器的口径必须大于被测凸非球面，只适用于小口径的凸非球面面形检测。
5、公开号为cn112097682a的中国专利技术专利，公开了凸透镜的凸面面形检测方法、装置及系统公开了一种针对凸透镜凸面的面形检测方法，通过间接获得凸透镜的凸面面形信息，在很大程度上简化了凸透镜的凸面面形检测的难度，但是对于能透射的反射凸非球面无法检测。
技术实现思路
1、为了实现对凸二次非球面高效率高精度面形检测精度，本专利技术提出了一种凸二次非球面面形检测装置、检测方法。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
3、一种凸二次非球面面形检测装置，包括光源、光纤、准直镜、1/2波片、偏振分光镜、1/4波片、参考镜、标准镜、类弯月镜、像素化偏振器件、图像采集器；所述光纤、所述准直镜、所述1/2波片、所述偏振分光镜、依次设置在所述光源的出射光路上；所述1/4波片、所述类弯月镜、被测凸二次非球面光学元件设置在所述偏振分光镜的透射光路上，所述1/4波片、所述参考镜设置在所述偏振分光镜的反射光路上，所述像素化偏振器件、所述图像采集器设置在所述偏振分光镜另一侧的反射光路上；所述光纤的一端与所述光源连接，另一端与所述准直镜连接，所述光纤的出射端面位于所述准直镜的焦点位置。所述标准镜的f数小于被测凸二次非球面光学元件的f数，所述1/2波片、所述1/4波片分别垂直光轴方向。
4、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述光源为光纤激光器，波长为单一波长。
5、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述光纤为单模光纤。
6、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述准直镜的焦距为40mm，出瞳尺寸为10mm，工作波长范围为0.3μm～1.8μm。
7、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述类弯月镜凸面曲率半径为483.43mm，凹面曲率半径为432.67mm，中心厚度为50mm，通光口径为400mm，距离标准镜焦点2327.5mm。
8、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述被测凸二次非球面光学元件为口径320mm，焦比f/1.18的凸双曲面sic镜面，距离类弯月镜100mm。
9、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述像素化偏振器件以2mm×2mm正方形为单位周期排布，2mm×2mm正方形为相位角相差π/4的线偏振单元。
10、上述的凸二次非球面面形检测装置，所述参考镜面形误差峰谷(pv)值小于0.1λ(λ＝632.8nm)，面形误差均方根(rms)值小于0.015λ(λ＝632.8nm)。
11、上述的凸二次非球面面形检测装置，还可以包括两个调整台，所述调整台五维可调，一个用于放置类弯月镜，一个用于放置被测凸二次非球面光学元件。
12、一种凸二次非球面面形检测方法，包括如下步骤：
13、步骤一，分别将类弯月镜和被测凸二次非球面光学元件放置在检测装置的两个五维调整台上。
14、步骤二，开启检测装置，光源产生单一波长的激光光线，调整五维调整台，使类弯月镜的光轴与标准镜出射光的光轴重合，标准镜焦点距离类弯月镜凸面中心2327.5mm。
15、步骤三，调整五维调整台，使被测凸二次非球面光学元件的光轴与类弯月镜出射光的光轴重合，距离类弯月镜100mm。
16、步骤四，旋转1/2波片，使图像采集器上获得的干涉条纹清晰，即对比度最佳。
17、步骤五，图像采集器对干涉条纹进行图像采集，同时获得4个相位像差π/4的相移干涉图i1(x,y)～i4(x,y)，解算出此时相位进一步计算被测凸二次非球面光学元件的面形误差height(x,y)，计算式如下：
18、
19、式(1)、(2)中，(x，y)为被测凸二次非球面光学元件的坐标，λ为光源的波长。
20、本专利技术的有益效果是：
21、一种凸二次非球面面形检测装置，通过加入一个类弯月镜，实现了凸二次非球面的零位检测。通过合理计算类弯月镜两个面的曲率半径，利用类弯月镜两次透射、一次凹面反射，避免了引入非球面或另一个补偿像差元件，简化了面形检测装置。
22、一种凸二次非球面面形检测方法，仅需调整类弯月镜与被测凸二次非球面的姿态，检测效率高。
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1.一种凸二次非球面面形检测装置，其特征在于，包括光源(1)、光纤(2)、准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、参考镜(7)、标准镜(8)、类弯月镜(9)、像素化偏振器件(11)、图像采集器(12)、五维调整台；所述光纤(2)、准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)依次设置在光源(1)的出射光路上；
2.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，所述光源(1)为光纤激光器，波长为单波长，光纤(2)、参考镜(7)和图像采集器(12)的工作波长覆盖光源(1)的波长，准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、标准镜(8)、像素化偏振器件(11)的工作波长为光源(1)的波长。
3.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，所述1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、参考镜(7)、标准镜(8)、像素化偏振器件(11)和图像采集器(12)的通光直径均大于10mm，标准镜(8)的F数小于被测凸二次非球面光学元件(10)的F数。
4.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，所述光纤(2)为单模光纤，准直镜(3)的焦距为40mm，出瞳尺寸为10mm，工作波长范围为0.3μm～1.8μm；
6.根据权利要求5所述面形检测装置，其特征在于，所述光源(1)的波长λ＝632.8nm。
7.一种凸二次非球面面形检测方法，使用权利要求1至6任一所述面形检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述面形检测方法，其特征在于，所述步骤二，进一步包括：
9.根据权利要求7所述面形检测方法，其特征在于，所述步骤三，进一步包括：
10.根据权利要求7所述面形检测方法，其特征在于，所述步骤五，进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种凸二次非球面面形检测装置，其特征在于，包括光源(1)、光纤(2)、准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、参考镜(7)、标准镜(8)、类弯月镜(9)、像素化偏振器件(11)、图像采集器(12)、五维调整台；所述光纤(2)、准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)依次设置在光源(1)的出射光路上；
2.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，所述光源(1)为光纤激光器，波长为单波长，光纤(2)、参考镜(7)和图像采集器(12)的工作波长覆盖光源(1)的波长，准直镜(3)、1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、标准镜(8)、像素化偏振器件(11)的工作波长为光源(1)的波长。
3.根据权利要求1所述面形检测装置，其特征在于，所述1/2波片(4)、偏振分光镜(5)、1/4波片(6)、参考镜(7)、标准镜(8)、像素化偏振器件(11)和图像采集器(12)的通光直径均大于10mm，标准镜(8)的f数小于被测凸二次非球面光学元件(10)的f数。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，马臻，王晓媛，薛勋，丁蛟腾，张东旭，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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